計算機工程教育

　　摘要:文章從當前計算機工程教育的重要意義出發(fā),結合具體院校實(shí)際,對當前計算機工程教育中存在的若干問(wèn)題進(jìn)行了分析,并提出了改進(jìn)意見(jiàn)。
　　關(guān)鍵詞:計算機;工程教育;實(shí)踐基地
　　工程是人們綜合應用科學(xué)(包括自然科學(xué)、技術(shù)科學(xué)和社會(huì )科學(xué)) 理論和技術(shù)手段去改造客觀(guān)世界的實(shí)踐活動(dòng)。航空之父馮卡門(mén)有句名言:科學(xué)家研究已有的世界,工程師創(chuàng )造未有的世界。
　　社會(huì )經(jīng)濟的發(fā)展、綜合國力的增強,在一定意義上主要是通過(guò)工程來(lái)實(shí)現的。工程科學(xué)、工程技術(shù)、工業(yè)管理的發(fā)展是在激烈國際競爭中取得主動(dòng)地位的基礎,也是一個(gè)地區經(jīng)濟發(fā)展的基礎。無(wú)農不穩、無(wú)工不富正是這個(gè)道理。工程師的素質(zhì)決定了他們給我們創(chuàng )造一個(gè)什么樣的世界,或者說(shuō),給人類(lèi)會(huì )提供一個(gè)什么樣的生存環(huán)境?
　　近年來(lái)工程和工程教育受到人們越來(lái)越多的關(guān)注,中國工程院朱高峰院士、時(shí)銘顯院士、新任清華大學(xué)校長(cháng)中國科學(xué)院院士顧秉林教授等都先后撰文[1 ] [2 ] , 對我國工程教育與國外進(jìn)行了對比分析,并指出:在世界科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展,我國經(jīng)濟高速增長(cháng)的今天,我們十分缺乏一大批能綜合應用現代科學(xué)理論和技術(shù)手段,懂經(jīng)濟、會(huì )管理,兼備人文精神和科學(xué)精神(而不僅是科學(xué)知識) 的高素質(zhì)的工程技術(shù)人才。與之形成鮮明對照的是,我國當前高校的工程教育的質(zhì)量水平遠遠不能適應這一形勢的需要。因此對于工程學(xué)科如何加強工程素質(zhì)的培養,造就高素質(zhì)的工程人才,是經(jīng)濟和社會(huì )為我們提出的迫切任務(wù)。
　　一、當前計算機教學(xué)中存在的問(wèn)題在2000 年全國計算機教育研討會(huì )上,教育部全國工科教育教學(xué)指導委員會(huì )委員上海交大侯文永教授指出:我們的教學(xué)觀(guān)念、教學(xué)內容和教學(xué)手段比較滯后,我們的教學(xué)內容和課程設置不能盡快吐故納新,國際上1978 年的計算機教程我們花了5 年才跟上,1991 年的教程也用了兩年才接軌,一本教材連續使用多年的現象在許多高校普遍存在,我們是用昨天的知識教今天的學(xué)生做明天的事;另外,比較偏重大容量知識灌輸,給學(xué)生實(shí)際操作的機會(huì )較少。再就是不太注重學(xué)生獨立思考和自主創(chuàng )新能力培養,留給學(xué)生自由發(fā)揮的空間較小,譬如一門(mén)計算機編譯原理課程,我們需要72 課時(shí),而美國斯坦福大學(xué)只有40 課時(shí)。
　　侯教授的這段話(huà)基本上代表了當時(shí)全國高校計算機專(zhuān)業(yè)教育的現狀。鑒于此,國內高校從2000 年開(kāi)始,對計算機專(zhuān)業(yè)教學(xué)開(kāi)始了研究和全面建設,中國計算機學(xué)會(huì )、全國高校計算教育研究會(huì )多次召開(kāi)全國性的研討會(huì ),并借鑒ACMPIEEE - CS2002 制定了《中國計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科教程2002》。[3 ] 這個(gè)教程的推出標志著(zhù)中國計算機專(zhuān)業(yè)教育全面與國際接軌,必將對全國高校計算機學(xué)科產(chǎn)生巨大影響。
　　寧波大學(xué)從2000 年開(kāi)始的重點(diǎn)專(zhuān)業(yè)建設適應了我國高等教育發(fā)展的潮流。計算機科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)作為2000 年學(xué)校首批建設的專(zhuān)業(yè),從一開(kāi)始就注意按照寧波大學(xué)十五教育教學(xué)改革工程 綱要設定的以培養適應地方經(jīng)濟建設和社會(huì )發(fā)展需要的高質(zhì)量人才為根本,努力形成我校具有綜合化、區域化和特色化的專(zhuān)業(yè)結構體系為目標,從改革落后的教學(xué)觀(guān)念、教學(xué)內容和教學(xué)手段入手,初步構筑了能全面反映先進(jìn)學(xué)科核心知識的專(zhuān)業(yè)課程體系;同時(shí),對傳統落后的教學(xué)內容進(jìn)行了較大幅度的更新,全面使用了面向21 世紀新的計算機專(zhuān)業(yè)教材;在教學(xué)手段上也基本上從粉筆+ 黑板的方式走向了多媒體教學(xué)。但是通過(guò)近三年的專(zhuān)業(yè)建設,我們也深深感到要達到我校十五教育教學(xué)改革工程綱要設定的目標,還面臨著(zhù)許多的問(wèn)題。
　　1. 教學(xué)意識亟待加強教學(xué)改革是一項系統工程,教學(xué)過(guò)程是一個(gè)多學(xué)科、多種技能的綜合過(guò)程,從理論到實(shí)踐都有大量工作需要去完成。但事實(shí)上多年來(lái)由于職稱(chēng)政策、教學(xué)評價(jià)等原因,許多教師對教學(xué)實(shí)踐缺乏熱情、投入不足;同時(shí)大量沒(méi)有經(jīng)過(guò)教學(xué)工作培訓的新教師補充到教學(xué)第一線(xiàn),對教學(xué)流程、教學(xué)過(guò)程的基本概念、教師職業(yè)的基本要求都不甚了解。更為突出的是現在我們大多數教師(包括工科的教師) 熱衷于學(xué)歷的提高,而缺乏工程實(shí)踐鍛煉和經(jīng)驗,重學(xué)輕術(shù)。反映在教學(xué)上,不能很好的理解課程體系,許多知識形成的必要過(guò)程不能得到有效的訓練,尤其是工程教育環(huán)節(是一項耗時(shí)費力又很難在短期見(jiàn)到成效的工作) ,往往不能很好的實(shí)施。
　　2.平臺+ 模塊的課程體系有待改進(jìn)校、院兩級教學(xué)管理體制為專(zhuān)業(yè)組合提供了保障,與此相適應的平臺+ 模塊的課程體系也有利于學(xué)科的綜合。但從執行的兩年來(lái)看,這樣的課程體系基礎平臺有些大、占用課時(shí)太多,專(zhuān)業(yè)課時(shí)大大縮減,尤其是大大縮減了有針對性實(shí)驗和工程實(shí)踐的時(shí)間,導致專(zhuān)業(yè)特色有所減弱,有綜合代替專(zhuān)業(yè)的趨勢。這對于一些專(zhuān)業(yè)是有利的,但對于一些技術(shù)更新較快的工程型專(zhuān)業(yè)似乎不利(例如對計算機專(zhuān)業(yè)就是不利的) 。同時(shí)由于出現了專(zhuān)業(yè)真空地帶,往往使教師在指導上出現專(zhuān)業(yè)知識、管理的真空地帶,影響了教學(xué)質(zhì)量的提高。當然教學(xué)改革的效果是不能以一時(shí)一事論成敗,但從國外工程教育的經(jīng)驗來(lái)看,我們這樣的大平臺不適合職業(yè)性、實(shí)踐性,目標定位過(guò)于遠大。
　　我認為這種專(zhuān)業(yè)定位更適合于層次高的院校。
　　3. 圍繞新課程體系的特色教材建設遠遠不夠教學(xué)計劃和教學(xué)大綱在人才培養模式中占有十分重要地位,它構成了人才培養的知識結構。
　　盡管我們經(jīng)過(guò)幾年的努力,初步形成了一個(gè)新的、具有一定特色的課程體系,但相關(guān)的核心知識點(diǎn)還需要用一定的方法,將相關(guān)的知識內容、論證素材進(jìn)行系統的組織,編寫(xiě)適合于這種體系和特色的講義和教材都具有相當的難度。尤其是對于例如計算機專(zhuān)業(yè)這樣技術(shù)發(fā)展比較快的學(xué)科,例如計算機專(zhuān)業(yè),社會(huì )應用先進(jìn)于學(xué)校,沒(méi)有現成教材可供使用。所以教師不但要設計例題、習題,還要規劃實(shí)驗項目、設備,設計實(shí)驗、實(shí)踐題目,只有這樣才能形成一個(gè)有特色的專(zhuān)業(yè)。但目前我們在這方面做的還遠遠不夠,雖然各校提出要大力鼓勵,但有力的政策并不多。
　　究其原因首先在觀(guān)念方面,對教材認識不足、管理水平低。有人認為教材都是抄來(lái)抄去,這只能說(shuō)有這種現象,但同時(shí)也說(shuō)明許多人沒(méi)有這方面識別能力。寫(xiě)一部好的教材,需要很高的水平和經(jīng)驗,是需要長(cháng)期的積累的。事實(shí)上,教材問(wèn)題已經(jīng)成為阻礙計算機專(zhuān)業(yè)教學(xué)水平提高的重要因素。固然這些年教育部以及中國計算機學(xué)會(huì )在引進(jìn)國外先進(jìn)教材、組織專(zhuān)家編寫(xiě)面向21 世紀的本土教材有所成效,但真正按系統、特色專(zhuān)業(yè)的模式形成的系統教材還很少。這方面美國的卡內基梅隆大學(xué)就給我們做出了很好的榜樣,卡內基梅隆大學(xué)在全美大學(xué)排名并不在很前,但它的計算機專(zhuān)業(yè)非常有特色(尤其在工程性方面) ,課程體系和教材被全球許多國家和大學(xué)引用,如著(zhù)名的CMMi 幾乎成為全球軟件質(zhì)量認證的規范和標準。
　　4. 實(shí)驗教學(xué)體系亟待完善,工程化的實(shí)踐基地還未形成實(shí)驗教學(xué)在工科中的重要意義是不言而喻的。傳統的實(shí)驗教學(xué)體系是以驗證為中心的,設計實(shí)驗比較少。專(zhuān)業(yè)綜合素質(zhì)的提高和工程訓練主要是通過(guò)畢業(yè)設計、畢業(yè)實(shí)習和金工實(shí)習環(huán)節予以實(shí)現。但是隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展,對許多專(zhuān)業(yè)來(lái)講金工實(shí)習已沒(méi)有什么實(shí)際意義,畢業(yè)實(shí)習也由于工業(yè)界的現狀,企業(yè)積極性不高,使得校外工程實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)遇到許多的困難。同時(shí)還由于實(shí)驗經(jīng)費投入不足等諸多原因,使得與新的課程體系配套的實(shí)驗教學(xué)體系更新速度慢,可以說(shuō)是用80 - 90年代的實(shí)驗驗證新世紀的技術(shù)。
　　除了這些之外,還存在一個(gè)問(wèn)題就是新時(shí)期對工程師的要求與傳統不同。作為一名現代工程師,除了能綜合運用科學(xué)的方法及觀(guān)點(diǎn)和技術(shù)手段來(lái)分析與解決各種工程問(wèn)題,承擔工程科學(xué)與技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應用任務(wù)外,還必須具有組織管理能力、綜合協(xié)同能力、表達溝通能力和社會(huì )活動(dòng)的能力。[4 ] 這就是說(shuō),不僅要具備基本的倫理道德、社會(huì )公德,還要具有一些特殊的職業(yè)道德,如強烈的事業(yè)心、高度的責任感、不斷進(jìn)取的毅力、團結協(xié)作的精神、良好的個(gè)人修養等。而我們現在實(shí)行的傳統的試驗、實(shí)習、設計環(huán)節很難完成這些要求,必須下大的力氣重塑實(shí)驗教學(xué)體系,建立工程化訓練教學(xué)實(shí)習基地,設計出一套行之有效的教學(xué)管理方案,實(shí)現與工業(yè)界的接軌。
　　5. 院、系、所以教學(xué)為中心的人才培養教學(xué)管理體制還需理順現在許多高校都實(shí)行校、院、系、所的管理體制。在這種體制下校、院的關(guān)系比較清楚,但系、所的職能分工卻老是糾纏不清。理論上系負責教學(xué),研究所負責學(xué)科和科研,系和研究所是平行的關(guān)系,互不矛盾。但事實(shí)上系和研究所在教師、設備、用房、資金等資源分配上屢有沖突,而且往往受到損傷的是系,是教學(xué)。這里有多種因素,其一是教學(xué)建設的成就,對教師職稱(chēng)的提高沒(méi)有貢獻或很少貢獻,教師往往不愿意積極承擔教學(xué)任務(wù),使系的教學(xué)工作難以保質(zhì)保量地完成。其二,由于教學(xué)過(guò)程的復雜性和教學(xué)效果滯后性、隱蔽性,在以三年為一聘任周期的制度下,歷任領(lǐng)導很難長(cháng)遠、系統地考慮問(wèn)題,某項教學(xué)改革也就往往隨著(zhù)領(lǐng)導的變遷,付之東流。而研究所以項目為基礎,一定程度上不受領(lǐng)導變遷的影響,往往可以游離于教學(xué)系統的管理,因此研究所具有很強的吸引力。
　　這里值得一提的就是高校工程中心的建立,之所以在高校建立工程中心,其目的有兩個(gè):一是為了科研成果的轉化,要通過(guò)它將高校的科研成果轉化到工業(yè)應用;其二就是要承擔工程教育,建立學(xué)校與工業(yè)界的接口。但從現在的情況看,第二項功能遠沒(méi)有實(shí)現。
　　因此,研究部門(mén)職能、理順關(guān)系,制定系統的相互作用的管理、評價(jià)政策,發(fā)揮各種教學(xué)科研部門(mén)的工程教育職能,是提高學(xué)校管理水平重要一環(huán),也是提高辦學(xué)效益、加強工程教育的重要步驟。
　　二、改進(jìn)計算機工程教育的措施從以上分析,我們看到工程教育所涉及到的問(wèn)題是多方面的,既有專(zhuān)業(yè)定位、課程體系、教學(xué)內容、實(shí)驗實(shí)踐教學(xué),也有社會(huì )、學(xué)校管理、政策、教師素質(zhì)等多方面的因素,因此需要全面研究、統籌規劃。具體到計算機專(zhuān)業(yè),我認為目前需要從以下幾點(diǎn)研究和考慮:
　　1、建構新的實(shí)驗教學(xué)體系,全面改革實(shí)驗教學(xué)根據計算機學(xué)科理論、技術(shù)、研發(fā)并重的原則,改革傳統的以驗證實(shí)驗為主的實(shí)驗教學(xué)體系,構建以驗證、設計、工程訓練綜合一條龍的實(shí)驗教學(xué)體系,建立開(kāi)放式的實(shí)驗、實(shí)習、研發(fā)基地�？傮w思想是與課堂教學(xué)相配合,適當減少專(zhuān)業(yè)基礎課程教學(xué)中的驗證實(shí)驗教學(xué)時(shí)數,增加綜合實(shí)驗和創(chuàng )新實(shí)驗,并將第二課堂、數模競賽、軟件設計大賽等納入實(shí)驗教學(xué),提前和延長(cháng)畢業(yè)設計。
　　考慮將實(shí)驗室重新進(jìn)行組合,分為三個(gè)層次:院中心實(shí)驗室、開(kāi)放創(chuàng )新實(shí)驗室、研發(fā)基地。中心實(shí)驗室主要承擔學(xué)院基礎課程和專(zhuān)業(yè)基礎的部分實(shí)驗,以驗證性實(shí)驗為主;開(kāi)放創(chuàng )新實(shí)驗負責綜合、創(chuàng )新實(shí)驗和競賽,綜合實(shí)驗一般規定上課時(shí)間,創(chuàng )新實(shí)驗由學(xué)生教師申請,一旦批準開(kāi)放全部資源;研發(fā)基地與本校研究所、工程中心及本地的高新技術(shù)企業(yè)相結合,將畢業(yè)設計納入橫向和縱向項目的研究開(kāi)發(fā),教師將工作納入選修課程,以商業(yè)化方式運作。
　　2、培養造就一支專(zhuān)業(yè)功底扎實(shí)、熟悉教育規律、有實(shí)際工程背景和經(jīng)驗的教師隊伍加強工程教育、執行新的教學(xué)計劃及培養方案,必須有一支高素質(zhì)的教師隊伍。除了進(jìn)一步提 高教師的學(xué)歷層次,提高教師的職稱(chēng)層次外,要十分注重教師的工程素質(zhì)的提高。要建立鼓勵教師參與實(shí)驗、工程項目、培訓進(jìn)修的制度;鼓勵教師在職學(xué)習,更新知識、優(yōu)化知識結構,積極開(kāi)展教學(xué)研究、工程教育研究;從政策上鼓勵教師鉆研教學(xué)、吸取最新的學(xué)科成果,注重教學(xué)方法、教學(xué)手段的改進(jìn);建立課程群責任教師制度,全面負責課程群模塊的建設和對青年教師的傳幫帶;以2003年學(xué)校崗位聘任為導向,有目的的培養一定比列的、具有不同特色和專(zhuān)長(cháng)的教學(xué)、工程、研究的高校名師。
　　3、積極進(jìn)行教學(xué)內容的改革,加大教材建設的力度有特色的教材建設是有特色專(zhuān)業(yè)的前提。要改變觀(guān)念,積極鼓勵教師從事教材建設,將科學(xué)、技術(shù)、工程中的最新成果和經(jīng)驗充實(shí)到教材中。
　　4、積極開(kāi)展針對企業(yè)的繼續教育,加強校企合作促進(jìn)高層次人才培養我們現在的高等教育體制過(guò)分重視傳統教育,忽視繼續教育,尤其是針對企業(yè)的繼續教育。工科專(zhuān)業(yè)只有通過(guò)和企業(yè)的合作,才能使自己準確把握發(fā)展的方向,提高教師的實(shí)踐能力,促進(jìn)教育質(zhì)量的提高,增強人才能力的培養,更加適應經(jīng)濟、社會(huì )發(fā)展對高等教育的要求。
　　事實(shí)上,國外一流企業(yè)和大學(xué)都十分注重產(chǎn)學(xué)研結合,企業(yè)與學(xué)校密切合作,加速了企業(yè)的建設和發(fā)展。不少企業(yè)與大學(xué)之間制定了靈活互動(dòng)的職業(yè)發(fā)展目標和繼續教育發(fā)展戰略,學(xué)習采用基于信息社會(huì )所需的專(zhuān)業(yè)課程及目標群體的學(xué)習方法,建立了企業(yè)與大學(xué)間的聯(lián)絡(luò )組織,以便加強聯(lián)系,提高辦學(xué)效益。企業(yè)依托高校開(kāi)展繼續教育培養人才也可以起到事半功倍的效果。如芬蘭20 年來(lái)在軟件技術(shù)和無(wú)線(xiàn)電等產(chǎn)業(yè)方面與大學(xué)共同合作,發(fā)展新型的人事培訓模式,大學(xué)集中培養公司稱(chēng)職工程師所需知識和能力,給公司帶來(lái)較大的收益;美國通用汽車(chē)公司與大學(xué)密切合作,設置新的課程體系,培養21 世紀經(jīng)濟所需人才。美國喬治梅森大學(xué)與學(xué)校周邊的IT 企業(yè)和公司合作,在世界各國招收優(yōu)秀的學(xué)生,學(xué)生與學(xué)校和公司簽署協(xié)議,每年得到2. 5 萬(wàn)美元的資助,邊學(xué)習,邊用部分時(shí)間在公司實(shí)踐和工作,優(yōu)秀學(xué)生將有可能直接留公司工作。通過(guò)這種產(chǎn)學(xué)研的合作方式,既為公司培養了人才、解決了優(yōu)秀學(xué)生的經(jīng)濟困難、促進(jìn)的地方工業(yè)的發(fā)展,也使學(xué)校的相關(guān)學(xué)科建設得以良性發(fā)展,使之在短短的30 年時(shí)間里成為世界一流的大學(xué),該校的科技信息技術(shù)與工程學(xué)院在美國名列前茅,美國第一個(gè)信息專(zhuān)業(yè)博士就是在該校誕生。美國的著(zhù)名的私立大學(xué)喬治華盛頓大學(xué)位于首都華盛頓市內,為了加速自己的發(fā)展,10 年前在維吉尼亞州東部的硅谷建立了科技園實(shí)驗中心,建設了國家汽車(chē)碰撞實(shí)驗室、地震研究中心,將學(xué)校的發(fā)展與國家、地方經(jīng)濟發(fā)展緊密結合,促進(jìn)了地方經(jīng)濟的發(fā)展。[5 ]
　　參考文獻:
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　　[5 ]Tony Greening. 麥中凡等譯. 21 世紀計算機科學(xué)教育[C] . 北京:高等教育出版社,2001.

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